RU117886U1 - SHIP BALLAST WATER DISPOSAL SYSTEM - Google Patents
SHIP BALLAST WATER DISPOSAL SYSTEM Download PDFInfo
- Publication number
- RU117886U1 RU117886U1 RU2011131309/11U RU2011131309U RU117886U1 RU 117886 U1 RU117886 U1 RU 117886U1 RU 2011131309/11 U RU2011131309/11 U RU 2011131309/11U RU 2011131309 U RU2011131309 U RU 2011131309U RU 117886 U1 RU117886 U1 RU 117886U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- unit
- water
- copper
- ballast water
- filter
- Prior art date
Links
Landscapes
- Treatment Of Water By Oxidation Or Reduction (AREA)
- Physical Water Treatments (AREA)
Abstract
1. Система обезвреживания судовых балластных вод, включающая блок патронных фильтров с фильтрующими элементами, выполненными в виде спирально навитой на перфорированную трубу проволоки некруглого сечения и соединенными одним концом с трубной перегородкой; блок электрохимического хлорирования воды; запорную арматуру; насосы; трубопроводы и устройство регенерации фильтрующих элементов, отличающаяся тем, что она дополнительно укомплектована генератором ионов меди, блоком ультрафиолетового облучения и блоком озонирования, а также системой мониторинга и управления, выполненной с возможностью многовариантного, например, по закону случайных чисел подключения блока электрохимического хлорирования, блока ультрафиолетового облучения, блока озонирования и с возможностью многовариантного дозирования биоцида в пределах допустимых концентраций. ! 2. Система обезвреживания судовых балластных вод по п.1, отличающаяся тем, что генератор ионов меди размещен по направлению потока воды до блока патронных фильтров и выполнен в виде цилиндрического корпуса, загруженного смешанной медно-титановой шихтой, состоящей из отрезков медной и титановой проволоки с объемным соотношением медной N1 и титановой N2 частей шихты: N1/N2>1. ! 3. Система обезвреживания судовых балластных вод по п.1 или 2, отличающаяся тем, что фильтрующие элементы изготовлены из проволоки треугольного сечения, навитой на перфорированную трубу таким образом, что вершина треугольника прилегает к цилиндрической поверхности перфорированной трубы, основание треугольника выполнено полированным и расположено параллельно оси трубы, и соседние витки образуют м 1. System for neutralizing ship ballast water, including a block of cartridge filters with filter elements made in the form of a wire of non-circular cross-section spirally wound on a perforated pipe and connected at one end to a pipe partition; block for electrochemical water chlorination; shut-off valves; pumps; pipelines and a device for regenerating filter elements, characterized in that it is additionally equipped with a copper ion generator, an ultraviolet irradiation unit and an ozonation unit, as well as a monitoring and control system made with the possibility of multivariate, for example, according to the law of random numbers, connecting an electrochemical chlorination unit, an ultraviolet unit irradiation, ozonation unit and with the possibility of multivariate dosage of biocide within permissible concentrations. ! 2. The system for neutralizing ship ballast water according to claim 1, characterized in that the copper ion generator is placed in the direction of the water flow to the cartridge filter block and is made in the form of a cylindrical body loaded with a mixed copper-titanium charge consisting of pieces of copper and titanium wire with volume ratio of copper N1 and titanium N2 parts of the charge: N1 / N2> 1. ! 3. The system for neutralizing ship ballast water according to claim 1 or 2, characterized in that the filter elements are made of triangular wire wound on a perforated pipe in such a way that the apex of the triangle adjoins the cylindrical surface of the perforated pipe, the base of the triangle is polished and arranged in parallel pipe axes, and adjacent turns form m
Description
Предлагаемое техническое решение относится к технологии обезвреживания судовых балластных вод.The proposed technical solution relates to the technology of disposal of ship's ballast water.
Согласно требованиям Международной конвенции о контроле судовых балластных вод и осадков (International Convention for the Control and Management of Ships' Ballast Water and Sediments. International Maritime Organization.http://www.imo.org (Accessed on 1 November 2004)), все морские суда должны быть снабжены оборудованием для обезвреживания балластных вод перед входом в новые акватории с целью исключения попадания чужеродных, в том числе патогенных, микроорганизмов из одних акваторий в другие. Эти организмы могут причинить большой ущерб экологической безопасности и экономике государства.According to the requirements of the International Convention for the Control of Ballast Water and Sediments (International Convention for the Control and Management of Ships' Ballast Water and Sediments. International Maritime Organization.http: //www.imo.org (Accessed on 1 November 2004)), all ships should be equipped with equipment for neutralizing ballast water before entering new water areas in order to prevent the entry of alien, including pathogenic, microorganisms from one water area to another. These organisms can cause great damage to environmental safety and the economy of the state.
Известна японская система управления балластными водами, предложенная фирмами Hitachi Plant Technologies (HPT) и Mitsubishi Heavy Industries (МHI). (The Motorship, vol. 90, September 2009). Система содержит магнитный сепаратор, блоки коагуляции и флокуляции, мешалки и средства контроля качества воды. При перемешивании воды удаляются планктон, бактерии, грязь и другие субстанции в форме намагниченных хлопьев диаметром около 1 мм. Проходя через магнитный сепаратор, хлопья задерживаются на магнитных дисках и сбрасываются во флокуляционный танк. На конечной стадии очищенная вода фильтруется в механическом фильтре-сепараторе перед ее подачей насосом в балластные цистерны. Недостатком системы является сложность оборудования и технологии, необходимость использования дорогостоящих расходных реагентов, высокая трудоемкость, экологическая опасность.Known Japanese ballast water management system proposed by Hitachi Plant Technologies (HPT) and Mitsubishi Heavy Industries (MHI). (The Motorship, vol. 90, September 2009). The system contains a magnetic separator, coagulation and flocculation units, mixers and water quality control devices. When the water is mixed, plankton, bacteria, dirt and other substances in the form of magnetized flakes with a diameter of about 1 mm are removed. Passing through a magnetic separator, the flakes are trapped on the magnetic disks and dumped into the flocculation tank. At the final stage, purified water is filtered in a mechanical filter-separator before it is pumped into ballast tanks. The disadvantage of the system is the complexity of equipment and technology, the need to use expensive consumables, high complexity, environmental hazard.
Известна (информация из Интернета, апрель 2011 г. http://www.mbsz.ru/03/48.php) система обработки судовых балластных вод SEDNA® (Safe Effective Deaction of Non - indigenous Aliens). Система состоит из гидроциклонов для удаления осадка, самоочищающегося фильтра с тонкостью фильтрации 50 мкм и биоразлагающего оксиданта. Все оборудование изготовлено из нержавеющей стали. Недостатком системы является необходимость использования химреагентов (биоразлагающего оксиданта) в качестве основного средства обезвреживания воды. Такое решение не учитывает фактора резистентности микроорганизмов и, в ряде случаев, не обеспечивает требуемого качества обеззараживания балластной воды. Кроме того, использование химреагентов неизбежно сопряжено с определенной опасностью для обслуживающего персонала и окружающей среды. Известны (Заявка на изобретение RU 2008121929 от 27.10.2006 г.) способ и устройство для уничтожения микроорганизмов в балластной воде судов. Способ включает в себя следующие операции: дезоксигенация балластной воды, содержащей аэробные микроорганизмы, за счет перемешивания балластной воды под вакуумом в течение первого периода времени, причем указанная операция дезоксигенации позволяет удалять растворенный кислород из балластной воды; и после операции дезоксигенации, герметизация пространства, в котором содержится обработанная балластная вода, на второй период времени, пока не произойдет снижение исходной популяции. Недостаток устройства - низкое качество очистки воды от взвешенных примесей и сложность оборудования для дезоксигенации.Known (information from the Internet, April 2011 http://www.mbsz.ru/03/48.php) SEDNA® (Safe Effective Deaction of Non - indigenous Aliens) marine ballast water treatment system. The system consists of hydrocyclones to remove sediment, a self-cleaning filter with a filter fineness of 50 microns and a biodegradable oxidant. All equipment is made of stainless steel. The disadvantage of the system is the need to use chemicals (biodegradable oxidant) as the main means of neutralizing water. Such a solution does not take into account the resistance factor of microorganisms and, in some cases, does not provide the required quality of ballast water disinfection. In addition, the use of chemicals is inevitably fraught with a certain danger to staff and the environment. Known (Application for invention RU 2008121929 from 10.27.2006) a method and device for the destruction of microorganisms in the ballast water of ships. The method includes the following operations: deoxygenation of ballast water containing aerobic microorganisms by mixing the ballast water under vacuum for a first period of time, and this deoxygenation operation allows you to remove dissolved oxygen from ballast water; and after the deoxygenation operation, sealing the space containing the treated ballast water for a second period of time until the initial population decreases. The disadvantage of this device is the low quality of water purification from suspended impurities and the complexity of equipment for deoxygenation.
Наиболее близким к заявляемому техническому решению объектом является блок фильтров для очистки морской воды от взвешенных веществ и нефти на нефтебуровой платформе (патент на полезную модель RU 48513, приоритет от 20.12.2004 г.).The object closest to the claimed technical solution is a filter unit for purifying seawater from suspended solids and oil on an oil drilling platform (utility model patent RU 48513, priority dated December 20, 2004).
Сущность известного технического решения по патенту RU 48513 заключается в следующем. Блок фильтров содержит ряд цилиндрических корпусов, соединенных параллельно, в полости которых на трубной доске закреплены фильтрующие элементы, изготовленные в виде проволоки некруглого сечения, намотанной на дырчатый каркас, причем, в проволоке выполнены пазы, образующие фильтровальные щели размером 80 мкм. Блок укомплектован узлом электролитического хлорирования морской воды, состоящим, например, из электрохимического генератора хлора (ЭХГ) и насоса - дозатора, узлом принудительной химпромывки, состоящим из реактора-растворителя, подогревателя и циркуляционного насоса. Кроме того, блок укомплектован системой регенерации фильтрующих элементов, включающей быстрозапорный клапан и обеспечивающей «шоковую промывку» противотоком воды. Блок фильтров работает на принципе непрерывной фильтрации морской воды через фильтрующие элементы и периодической (по мере загрязнения) регенерации элементов с помощью «шоковой промывки» и активного хлора. В случае сильного загрязнения выполняется усиленная химическая промывка системы с помощью предварительно растворенных и подогретых химреагентов, циркулирующих принудительно по замкнутому контуру.The essence of the known technical solution according to patent RU 48513 is as follows. The filter block contains a number of cylindrical housings connected in parallel, in the cavity of which filter elements are fixed on the tube plate, made in the form of a wire of non-circular cross section wound around a hole frame, and grooves are made in the wire, which form filter slits of 80 microns in size. The unit is equipped with an electrolytic chlorination unit for sea water, consisting, for example, of an electrochemical chlorine generator (ECG) and a metering pump, a forced chemical washing unit, consisting of a solvent reactor, a heater, and a circulation pump. In addition, the unit is equipped with a filter element regeneration system, including a quick-closing valve and providing a “shock flushing” with countercurrent water. The filter unit operates on the principle of continuous filtration of sea water through filter elements and periodic (as it gets dirty) regeneration of elements using “shock washing” and active chlorine. In the case of severe contamination, an enhanced chemical flushing of the system is performed using previously dissolved and heated chemicals that are forced to circulate in a closed loop.
К существенным недостаткам технического решения по патенту RU 48513 относятся:Significant disadvantages of the technical solution according to patent RU 48513 include:
1 Блок фильтров не обеспечивает гарантированное обезвреживание судовых балластных вод. Данный недостаток обусловлен отсутствием в составе блока фильтров эффективных средств обеззараживания, воздействующих на воду непрерывно в течение всего периода хранения балласта на борту судна. Периодически действующий генератор активного хлора не способен обезвредить широкий спектр биологических объектов и патогенных микроорганизмов. Кроме того, тонкость фильтрации (80 мкм) не обеспечивает задержание потенциально опасных дисперсных примесей размером 50…80 мкм. Мониторинг качества воды в устройстве не предусмотрен.1 Filter unit does not provide guaranteed neutralization of ship ballast water. This drawback is due to the lack of effective disinfection means in the filter block that continuously affect the water throughout the entire storage period of the ballast on board the vessel. A periodically active generator of active chlorine is not able to neutralize a wide range of biological objects and pathogenic microorganisms. In addition, the filtering fineness (80 microns) does not ensure the retention of potentially dangerous dispersed impurities of 50 ... 80 microns in size. Monitoring of water quality in the device is not provided.
2 Высокие эксплуатационные затраты. Для эксплуатации блока фильтров требуются дорогостоящие химические реагенты (кислоты, щелочи и др.), сжатый воздух для регенерации фильтрующих элементов, теплоносители (горячая вода, пар и т.п.) для подогрева реагентов, ручной труд для обслуживания блока.2 High operating costs. For the operation of the filter unit, expensive chemical reagents (acids, alkalis, etc.), compressed air for the regeneration of filter elements, coolants (hot water, steam, etc.) for heating the reagents, manual labor for servicing the unit are required.
3 Не обеспечена экологическая безопасность при обработке балластных вод, поскольку никаких средств нейтрализации сбросов не предусмотрено и поэтому не исключена возможность сброса в окружающую среду отработанных химреагентов и загрязненных нефтепродуктами промывных вод.3 Environmental safety is not ensured during the processing of ballast water, since no means of neutralizing discharges are provided and therefore the possibility of discharge into the environment of spent chemicals and contaminated wash water is not excluded.
4 Не обеспечена санитарная безопасность обслуживающего персонала. Работа устройства сопряжена со значительным шумом и вибрацией от «шоковой промывки». Кроме того, работа с химическими реагентами вредна и опасна для обслуживающего персонала.4 The sanitary safety of maintenance personnel is not ensured. The operation of the device is associated with significant noise and vibration from the “shock flushing”. In addition, working with chemical reagents is harmful and dangerous for maintenance personnel.
По причине указанных выше недостатков известный блок фильтров по патенту RU 48513 не эффективен при использовании в качестве средства обезвреживания судовых балластных вод.Due to the aforementioned disadvantages, the known filter unit according to the patent RU 48513 is not effective when used as a means of neutralizing ship's ballast water.
Заявляемое устройство направлено на решение следующих технических задач:The inventive device is aimed at solving the following technical problems:
1 Повышение качества обезвреживания балластных вод.1 Improving the quality of neutralization of ballast water.
2 Минимизация эксплуатационных затрат.2 Minimization of operating costs.
3 Обеспечение экологической безопасности.3 Ensuring environmental safety.
4 Обеспечение санитарной безопасности обслуживающего персонала.4 Ensuring sanitary safety of staff.
Указанные технические задачи решены благодаря тому, что система обезвреживания судовых балластных вод, включающая блок патронных фильтров, блок электрохимического хлорирования воды, запорную арматуру, насосы, трубопроводы и устройство регенерации фильтрующих элементов, дополнительно укомплектована генератором ионов меди, блоком ультрафиолетового (УФ) облучения, блоком озонирования, а также системой мониторинга и управления (СМУ), выполненной с возможностью многовариантного, например, по закону случайных чисел подключения блока электрохимического хлорирования, блока ультрафиолетового облучения, блока озонирования и с возможностью многовариантного дозирования биоцида в пределах допустимых концентраций. Кроме того, генератор ионов меди размещен по направлению потока воды до блока патронных фильтров и выполнен в виде цилиндрического корпуса, загруженного смешанной медно-титановой шихтой, состоящей из отрезков медной и титановой проволоки с объемным соотношением медной N1 и титановой N2 частей шихты: N1/N2>1. В то же время фильтрующие элементы изготовлены из проволоки треугольного сечения, навитой на перфорированную трубу таким образом, что вершина треугольника прилегает к цилиндрической поверхности перфорированной трубы, основание треугольника выполнено полированным и расположено параллельно оси трубы, и соседние витки образуют между собой фиксированный зазор, соответствующий требуемой тонкости фильтрования. Также устройство регенерации фильтрующих элементов выполнено с возможностью использования в качестве промывной воды фильтрата от генератора ионов меди.These technical problems have been solved due to the fact that the ship ballast water treatment system, including a cartridge filter unit, an electrochemical chlorination unit, shutoff valves, pumps, pipelines and a filter element regeneration device, is additionally equipped with a copper ion generator, an ultraviolet (UV) irradiation unit, and a unit ozonation, as well as a monitoring and control system (SMU), made with the possibility of multivariate, for example, according to the law of random numbers of connecting the elec ical chlorination block ultraviolet radiation, ozonation unit and the possibility of dosing multivariate biocide within acceptable concentrations. In addition, the copper ion generator is placed in the direction of the water flow to the cartridge filter unit and is made in the form of a cylindrical body loaded with a mixed copper-titanium charge, consisting of pieces of copper and titanium wire with a volume ratio of copper N 1 and titanium N 2 parts of the charge: N 1 / N 2 > 1. At the same time, the filter elements are made of a triangular cross-section wire wound on a perforated pipe in such a way that the top of the triangle is adjacent to the cylindrical surface of the perforated pipe, the base of the triangle is polished and parallel to the pipe axis, and the adjacent turns form a fixed gap corresponding to the required subtleties of filtering. Also, the regeneration device of the filter elements is configured to use the filtrate from the copper ion generator as washing water.
Предлагаемая система обезвреживания судовых балластных вод (далее по тексту - система) поясняется чертежами, на которых изображено:The proposed system for the disposal of marine ballast water (hereinafter referred to as the system) is illustrated by the drawings, which depict:
на фиг.1 - схема гидравлическая принципиальная системы;figure 1 - diagram of the hydraulic circuit system;
на фиг.2 - корпус фильтра;figure 2 - filter housing;
на фиг.3 - фильтрующий элемент;figure 3 - filter element;
на фиг.4 - схема процесса фильтрации;figure 4 - diagram of the filtering process;
на фиг.5 - схема процесса регенерации;figure 5 - diagram of the regeneration process;
Система (фиг.1) включает насос 1 подачи забортной морской воды, генератор ионов меди 2 в виде цилиндрического корпуса с медно-титановой шихтой 3, блок фильтров Ф1, Ф2, Ф3 (поз.4, 6, 7), укомплектованных фильтрующими элементами 5, блок ультрафиолетового (УФ) облучения 8 с УФ-лампами 9, блок электрохимического хлорирования воды 10 с дозирующим насосом, блок озонирования 11 с дозерным насосом, блок датчиков 12, размещенный в балластном танке 13, электромагнитные клапаны 14…27, систему мониторинга и управления (СМУ) 28, соединенную электрическими цепями 29 с датчиками 12, клапанами 14…27 и насосом 1, трубопроводы 30 для гидравлической связи всех элементов системы.The system (figure 1) includes a pump 1 for supplying sea water, a copper ion generator 2 in the form of a cylindrical body with a copper-titanium charge 3, a filter block F1, F2, F3 (pos. 4, 6, 7) equipped with filtering elements 5 , an ultraviolet (UV) irradiation unit 8 with UV lamps 9, an electrochemical chlorination unit for water 10 with a metering pump, an ozonation unit 11 with a metering pump, a sensor unit 12 located in the ballast tank 13, electromagnetic valves 14 ... 27, a monitoring and control system (SMU) 28, connected by electrical circuits 29 with sensors kami 12, valves 14 ... 27 and pump 1, pipelines 30 for hydraulic communication of all elements of the system.
Генератор ионов меди 2 (фиг.2) размещен по направлению потока воды до блока фильтров и выполнен в виде цилиндрического корпуса, загруженного смешанной медно-титановой шихтой, состоящей из отрезков медной и титановой проволоки с объемным соотношением медной N1 и титановой N2 частей шихты: N1/N2>1. Работа генератора ионов меди основана на самопроизвольном по принципу электрохимической коррозии растворении в морской воде более активного металла (меди) в контакте с менее активным металлом (титаном) с выделением в воду ионов меди. Объем корпуса генератора и, соответственно, объем медно-титановой шихты, выбираются исходя из расхода балластной воды и необходимой продолжительности нахождения воды в генераторе для образования оптимальной дозы меди - не менее 0,1 мг/л.The copper ion generator 2 (figure 2) is placed in the direction of water flow to the filter block and is made in the form of a cylindrical body loaded with a mixed copper-titanium charge, consisting of pieces of copper and titanium wire with a volume ratio of copper N 1 and titanium N 2 parts of the charge : N 1 / N 2 > 1. The operation of the copper ion generator is based on the spontaneous dissolution of the more active metal (copper) in seawater in contact with the less active metal (titanium) with the release of copper ions into the water by the principle of electrochemical corrosion. The volume of the generator body and, accordingly, the volume of the copper-titanium charge are selected based on the flow of ballast water and the required duration of the water in the generator to form the optimal dose of copper - at least 0.1 mg / l.
Блок электрохимического хлорирования воды 10 укомплектован дозерным насосом и размещен по направлению потока воды между генератором ионов меди и блоком фильтров. Соединение с магистралью очищенной воды выполнено через электромагнитный клапан 17.The block of electrochemical chlorination of water 10 is equipped with a metering pump and is placed in the direction of the water flow between the copper ion generator and the filter block. The connection to the purified water line is made through the solenoid valve 17.
Каждый фильтр, входящий в блок фильтров, (фиг.2) состоит из корпуса 32 с патрубком 33 для входа воды и патрубком 34 для выхода воды. Внутри корпуса имеется трубная перегородка 35, под которой вертикально размещены фильтрующие элементы 36, изготовленные из коррозионно-стойкого материала, например, из титанового сплава. Каркас фильтрующего элемента выполнен в виде трубы 37 со сквозными отверстиями 38. Фильтрующие элементы изготовлены из проволоки 39 треугольного сечения, навитой на трубу таким образом, что вершина треугольника прилегает к цилиндрической поверхности перфорированной трубы, основание треугольника расположено параллельно оси трубы и выполнено полированным, а соседние витки образуют между собой фиксированный зазор, соответствующий требуемой тонкости фильтрования, например, 50 мкм. Фильтрующий элемент в сборе представляет собой подобие цилиндра с полированной наружной поверхностью, в котором прорезаны фильтровальные щели.Each filter included in the filter block (Fig. 2) consists of a housing 32 with a pipe 33 for water inlet and a pipe 34 for water outlet. Inside the housing there is a pipe baffle 35, under which vertically placed filter elements 36 made of a corrosion-resistant material, for example, titanium alloy. The frame of the filter element is made in the form of a pipe 37 with through holes 38. The filter elements are made of a triangular cross-section wire 39 wound on the pipe so that the top of the triangle is adjacent to the cylindrical surface of the perforated pipe, the base of the triangle is parallel to the pipe axis and polished, and adjacent the turns form a fixed gap between themselves, corresponding to the required filter fineness, for example, 50 μm. The filter element assembly is a kind of cylinder with a polished outer surface in which filter slots are cut.
Нижний конец фильтрующего элемента 36 выполнен глухим и состыкован с гайкой 41, верхний конец элемента заканчивается резьбовым хвостовиком 42. Закрепление фильтрующего элемента в трубной перегородке 35 обеспечивается с помощью резьбового хвостовика 42 и гайки 41, и таким образом полость фильтра под перегородкой соединяется с полостью фильтра над перегородкой через фильтровальные щели 40. Количество фильтрующих элементов в одном фильтре и количество фильтров в блоке выбираются исходя из требуемой пропускной способности всей системы.The lower end of the filter element 36 is made blind and joined with a nut 41, the upper end of the element ends with a threaded shank 42. The filter element in the pipe baffle 35 is secured with a threaded shank 42 and a nut 41, and thus the filter cavity under the partition is connected to the filter cavity above a partition through the filter slots 40. The number of filter elements in one filter and the number of filters in the block are selected based on the required throughput of the entire system.
Блок ультрафиолетового (УФ) облучения 8 размещен по ходу воды за блоком фильтров, снабжен также датчиком дозы УФ-радиации и соединен с магистралью очищенной воды через электромагнитный клапан 23.The ultraviolet (UV) irradiation unit 8 is placed along the water behind the filter unit, is also equipped with a UV radiation dose sensor and is connected to the purified water line through an electromagnetic valve 23.
Блок озонирования 11 укомплектован дозерным насосом и размещен по направлению потока воды между блоком ультрафиолетового (УФ) облучения и балластным танком 13. Соединение с магистралью очищенной воды выполнено через электромагнитный клапан 24.The ozonation unit 11 is equipped with a metering pump and placed in the direction of the water flow between the ultraviolet (UV) irradiation unit and the ballast tank 13. Connection to the purified water line is made through an electromagnetic valve 24.
Система мониторинга и управления (СМУ) 28 соединена электрическими цепями 29 с: блоком датчиков 12, включающим датчики активного хлора и озона; с датчиком УФ-радиации, размещенном в блоке ультрафиолетового облучения 8; с электромагнитными клапанами 14…27 и с насосом 1. СМУ выполнена с возможностью многовариантного (поочередно, попарно или в любой другой комбинации) подключения блоков электрохимического хлорирования, УФ-облучения, озонирования к системе, а также дозирования в воду любых значений доз биоцида из заданного (не превышающего допускаемые концентрации) диапазона, причем выбор варианта подключения и дозирования обеспечивается автоматически, например, по закону случайных чисел, с помощью программируемых контроллеров. Поддержание в балластной воде оптимальных доз биоцида (активного хлора, озона и УФ-радиации) обеспечено благодаря сигналам датчиков активного хлора, озона и УФ-радиации и обратной связи между СМУ, клапанами 14…27 и насосом 1. В качестве допускаемых концентраций биоцида могут быть, например, такие: активный хлор - от 0,1 до 5,0 г/м3, озон - от 0,5 до 3,0 г/м3 и УФ-радиация - от 50 до 200 мДж/см2.The monitoring and control system (SMU) 28 is connected by electric circuits 29 to: a sensor unit 12, including sensors of active chlorine and ozone; with a UV radiation sensor located in the ultraviolet block 8; with solenoid valves 14 ... 27 and with pump 1. SMU is made with the possibility of multivariate (alternately, in pairs or in any other combination) connection of electrochemical chlorination units, UV irradiation, ozonation to the system, as well as dosing into water of any values of the doses of biocide from a given (not exceeding the permissible concentration) range, and the choice of connection and dosing option is provided automatically, for example, according to the law of random numbers, using programmable controllers. The optimal doses of biocide (active chlorine, ozone and UV radiation) are maintained in ballast water thanks to the signals of sensors of active chlorine, ozone and UV radiation and feedback between the SMU, valves 14 ... 27 and pump 1. As permissible concentrations of biocide can be for example, such: active chlorine - from 0.1 to 5.0 g / m 3 , ozone - from 0.5 to 3.0 g / m 3 and UV radiation - from 50 to 200 mJ / cm 2 .
Трубопроводы 30 обеспечивают гидравлические связи между всеми элементами системы. Система обезвреживания судовых балластных вод размещается на борту судна и работает следующим образом (фиг.1).Pipelines 30 provide hydraulic connections between all elements of the system. The system of disposal of ship's ballast water is placed on board the vessel and operates as follows (figure 1).
Этап 1. Прием балласта. Исходная морская вода с помощью насоса 1 принимается в балластный танк 13, предварительно пройдя обработку в генераторе ионов меди 2. Для этого открываются клапаны 26, 15, 18, 22 и 25. Все другие клапаны закрыты. При этом морская вода подается в блок фильтров сверху, фильтруется, очищается от грубых примесей органической и неорганической природы, насыщается ионами меди и сливается в танк. Ионы меди генерируются за счет электрохимического растворения медной шихты, находящейся в контакте с титановой шихтой. Присутствие ионов меди в трубопроводах, арматуре и в фильтрах предотвращает их биологическое обрастание, а присутствие даже невысоких (порядка 0,1 мг/л) концентраций ионов меди в балластном танке обеспечивает биостатическое (без роста биомассы) хранение балласта.Stage 1. Reception of ballast. Using the pump 1, the source sea water is received into the ballast tank 13, having previously been processed in the copper ion generator 2. For this, valves 26, 15, 18, 22 and 25 are opened. All other valves are closed. At the same time, sea water is supplied to the filter block from above, filtered, purified from coarse impurities of an organic and inorganic nature, saturated with copper ions and discharged into a tank. Copper ions are generated by electrochemical dissolution of a copper charge in contact with a titanium charge. The presence of copper ions in pipelines, fittings, and filters prevents their fouling, and the presence of even low (about 0.1 mg / L) concentrations of copper ions in a ballast tank provides biostatic (without biomass growth) storage of ballast.
По мере засорения генератора меди, о чем можно судить по показаниям манометров на входе и выходе генератора (на фиг.1 они условно не показаны) начинается промывка генератора противотоком морской воды. Для этого клапаны 15 и 18 закрываются, а клапаны 14 и 16 открываются, и морская вода поступает в генератор снизу вверх, вынося из корпуса генератора осевшие на шихте загрязнения.As the copper generator becomes clogged, which can be judged by the pressure gauges at the generator inlet and outlet (they are not shown in FIG. 1), the generator rinses with countercurrent sea water. To do this, the valves 15 and 18 are closed, and the valves 14 and 16 are opened, and sea water enters the generator from the bottom up, taking out the contaminants settled on the charge from the generator housing.
Существенным моментом регенерации фильтра является то, что при взрыхлении медно-титановой шихты противотоком воды медные частицы трутся об острые кромками титановых частиц и с их поверхности соскабливается окисная пленка, обнажается чистый металл и процесс генерирования меди интенсифицируется. Сброс промывной воды осуществляется непосредственно за борт, либо в сборную цистерну. При этом сбросная вода не содержит запрещенных к сбросу вредных примесей.An important point in the regeneration of the filter is that when the copper-titanium charge is loosened by countercurrent water, the copper particles rub against the sharp edges of the titanium particles and the oxide film is scraped off their surface, the pure metal is exposed and the copper generation process is intensified. Wash water is discharged directly overboard, or into a collection tank. At the same time, the waste water does not contain any harmful impurities that are prohibited for discharge.
Этап 2. Обезвреживание балласта в процессе хранения в танке. Открываются клапаны 10, 15, 18, 20, 24, 25, 26, 27, остальные клапаны закрыты. Включается насос 1, запускается СМУ 28. Балластная вода циркулирует по контуру: танк 13 - насос 1 - генератор ионов меди 2 - блок фильтров 4…7 - танк 13. При этом в генераторе 2 вода очищается от грубых (порядка 150…500 мкм) и затем в блоке фильтров 4…7 от тонких (порядка 50 мкм) дисперсных примесей. Кроме того, вода обогащается ионами меди, способствующими подавлению жизнедеятельности микроорганизмов. СМУ по сигналам датчиков осуществляет непрерывный мониторинг содержания биоцидов в воде и, соответственно, качества воды. В случае, если концентрация биоцида упала ниже минимального уровня, автоматически включаются дополнительные средства обезвреживания: блок электрохимического хлорирования воды 10, блок озонирования и блок УФ-облучения. При этом открываются клапаны 17, 23 и 24, включаются дозерные насосы, зажигаются УФ-лампы. СМУ предусматривает многовариантное подключение средств обезвреживания и, соответственно, выбор дозы биоцида из допустимого диапазона. Средства обезвреживания могут быть подключены в любой комбинации и обеспечивать дозирование в воду любых значений доз биоцида из заданного диапазона, причем выбор варианта обеспечивается автоматически, например, по закону случайных чисел. Многовариантность подключения запрограммирована системой мониторинга и реализуется с помощью микропроцессоров и обратной связи с электромагнитными клапанами 14…27 и насосом 1. Смысл многовариантного подключения средств обезвреживания заключается в том, что микроорганизмы, обитающие в морской воде, склонны к постепенному привыканию по отношению к конкретному виду бактерицидного воздействия, вследствие чего бактерицидный эффект в процессе хранения воды постепенно снижается и может даже вообще прекратиться (фактор резистентности). Многовариантное подключение средств обезвреживания полностью исключает возможность привыкания микроорганизмов к бактерицидному агенту, поскольку средства обезвреживания и дозы биоцида в процессе хранения балластной воды непостоянны. Особо отметим, что бактерицидные агенты в данном устройстве работают в комбинированном варианте: озон+УФ; активный хлор+озон; УФ+Сu2+ и др., и суммарный эффект их воздействия на воду усиливается по сравнению с действием этих агентов по отдельности (так называемый синергетический эффект). В результате воздействия описанных механизмов, обеспечивается блокирование роста биомассы в процессе всего периода хранения балласта в танке и таким образом достигается полное обезвреживание воды.Stage 2. The neutralization of ballast during storage in the tank. Valves 10, 15, 18, 20, 24, 25, 26, 27 open, other valves are closed. Pump 1 is turned on, SMU 28 is started. Ballast water circulates along the circuit: tank 13 - pump 1 - copper ion generator 2 - filter block 4 ... 7 - tank 13. At the same time, the water in the generator 2 is cleaned of coarse (about 150 ... 500 microns) and then in the filter block 4 ... 7 from fine (about 50 microns) dispersed impurities. In addition, water is enriched with copper ions, contributing to the suppression of the vital activity of microorganisms. Based on sensor signals, the SMU continuously monitors the content of biocides in water and, accordingly, water quality. If the biocide concentration has fallen below the minimum level, additional means of neutralization are automatically turned on: a block of electrochemical chlorination of water 10, an ozonization block, and a UV irradiation block. At the same time, valves 17, 23 and 24 open, metering pumps are turned on, and UV lamps are lit. SMU provides for multivariate connection of means of neutralization and, accordingly, the choice of the dose of biocide from the allowable range. The means of neutralization can be connected in any combination and ensure the dosing of any dose of biocide into the water from a given range, and the choice of option is provided automatically, for example, according to the law of random numbers. The multivariance of the connection is programmed by the monitoring system and is implemented using microprocessors and feedback from the electromagnetic valves 14 ... 27 and pump 1. The meaning of the multivariate connection of the means of neutralization is that microorganisms living in sea water are prone to gradual adaptation to a specific type of bactericidal exposure, as a result of which the bactericidal effect during storage of water gradually decreases and may even cease altogether (resistance factor). The multivariate connection of the means of neutralization completely eliminates the possibility of addiction of microorganisms to a bactericidal agent, since the means of neutralization and doses of biocide during the storage of ballast water are not constant. We especially note that the bactericidal agents in this device work in the combined form: ozone + UV; active chlorine + ozone; UV + Cu 2+ and others, and the total effect of their effects on water is enhanced compared to the action of these agents separately (the so-called synergistic effect). As a result of the effects of the described mechanisms, the biomass growth is blocked during the entire storage period of the ballast in the tank, and thus complete neutralization of water is achieved.
Существенная новизна технического решения заключается в обеспечении биостатического хранения балластной воды с учетом фактора резистентности микроорганизмов.A significant novelty of the technical solution is to ensure biostatic storage of ballast water, taking into account the resistance factor of microorganisms.
По мере загрязнения блока фильтров 4…7 он подвергается промывке противотоком воды, предварительно обработанной в генераторе ионов меди и, следовательно, обогащенной ионами меди. Промывка реализуется автоматически - путем переключения клапанов 18…22.As the filter block 4 ... 7 becomes contaminated, it is washed with countercurrent water, previously treated in a copper ion generator and, therefore, enriched with copper ions. Flushing is carried out automatically - by switching valves 18 ... 22.
Поддержание в балластной воде оптимальных доз биоцида обеспечивает безопасность системы как в режиме обработки балласта, так и в режиме его сброса за борт.Maintaining optimal doses of biocide in ballast water ensures the safety of the system both in the ballast processing mode and in its discharge overboard mode.
Работа фильтрующих элементов блока фильтров в режиме фильтрации и режиме регенерации поясняется рисунками фиг.2, 3, 4 и 5 (стрелками показано направление потока воды).The operation of the filtering elements of the filter unit in the filtration mode and the regeneration mode is illustrated by figures 2, 3, 4 and 5 (arrows indicate the direction of water flow).
В режиме фильтрации частицы примесей размером менее фильтровальной щели попадают в фильтрат вместе с потоком воды, а частицы с размером более фильтровальной щели, задерживаются на полированной цилиндрической поверхности фильтрующих элементов. По мере накопления наиболее массивные агрегаты частиц под своей тяжестью постепенно сползают по полированной поверхности фильтрующего элемента вниз, в днище, как показано на фиг.4, т.е. наблюдается частичная самоочистка элементов. Процессу самоочистки способствуют также судовая вибрация, воздействие активного хлора и ионов меди на морскую органику, вследствие сцепления агрегатов с поверхностью.In the filtration mode, particles of impurities smaller than the filter gap enter the filtrate with the flow of water, and particles larger than the filter gap are trapped on the polished cylindrical surface of the filter elements. As they accumulate, the most massive particle aggregates under their weight gradually slide down the polished surface of the filter element into the bottom, as shown in Fig. 4, i.e. partial self-cleaning of the elements is observed. The process of self-cleaning is also facilitated by marine vibration, the effects of active chlorine and copper ions on marine organics, due to the adhesion of aggregates to the surface.
В режиме регенерации противотоком (фиг.5) частицы легко отрываются от поверхности фильтрующего элемента и регенерация идет успешно. Этому способствует также клиновидный зазор между соседними витками проволоки внутри элемента, который не позволяет накапливаться частицам примесей.In the counterflow regeneration mode (FIG. 5), the particles are easily detached from the surface of the filter element and regeneration is successful. This also contributes to the wedge-shaped gap between adjacent turns of wire inside the element, which does not allow particles of impurities to accumulate.
Таким образом, в процессе хранения воды в балластном танке достигается гарантированное ее обезвреживание в отношении механических примесей в широком диапазоне размеров частиц, морской органики от патогенных микроорганизмов и продуктов их метаболизма.Thus, in the process of storing water in a ballast tank, its guaranteed neutralization is achieved in relation to mechanical impurities in a wide range of particle sizes, marine organics from pathogenic microorganisms and their metabolic products.
Этап 3. Дебалластировка. Открываются клапаны 14, 16 и 27, остальные клапаны закрыты. Включается насос 1, запускается СМУ 28. Балластная вода из танка 13 фильтруется через генератор меди 2 и сбрасывается за борт. При этом блок СМУ обеспечивает непрерывный контроль качества сбрасываемого балласта с поддержанием дозы биоцида на минимальном допускаемом уровне. В случае несоответствия дозы минимальному значению СМУ приостанавливает дебалластировку и переключает систему на режим дополнительного обезвреживания балласта - пока не будет достигнуто требуемое качество обезвреживания.Stage 3. De-ballasting. Valves 14, 16 and 27 open, the remaining valves are closed. Pump 1 is turned on, SMU 28 is launched. Ballast water from tank 13 is filtered through a copper generator 2 and dumped overboard. In this case, the SMU unit provides continuous quality control of the ballast discharged while maintaining the dose of biocide at the minimum acceptable level. If the dose does not meet the minimum value, the control system stops de-ballasting and switches the system to the mode of additional ballast neutralization - until the required neutralization quality is achieved.
Если качество воды в танке 13 полностью безвредно для окружающей среды, блок СМУ «разрешает» сброс балласта за борт без дополнительной обработки. Для этого открываются клапаны 27, 14, 18 и 21, остальные клапаны закрыты. Балласт сбрасывается за борт через клапан 21.If the quality of the water in tank 13 is completely environmentally friendly, the SMU unit “allows” the discharge of ballast overboard without additional treatment. For this, the valves 27, 14, 18 and 21 open, the remaining valves are closed. Ballast is thrown overboard through valve 21.
Таким образом, совместное действие всех существенных признаков заявляемой полезной модели (как известных, так и предлагаемых) обеспечивает достижение требуемого технического результата.Thus, the combined effect of all the essential features of the claimed utility model (both known and proposed) ensures the achievement of the required technical result.
ПРИМЕР. Выполнено сравнение системы обезвреживания судовых балластных вод производительностью 13100 м3/ч и известного блока фильтров по патенту RU 48513 (таблица 1).EXAMPLE. A comparison of the system for the neutralization of ship's ballast water with a productivity of 13100 m 3 / h and the known filter unit according to the patent RU 48513 (table 1).
Из таблицы следует, что заявляемая система обезвреживания судовых балластных вод превосходит прототип по большинству из параметров сравнения, что свидетельствует о достижении полезного технического результата, а именно:From the table it follows that the claimed system for the disposal of ballast water surpasses the prototype in most of the comparison parameters, which indicates the achievement of a useful technical result, namely:
1. Повышение качества обезвреживания балластных вод за счет:1. Improving the quality of neutralization of ballast water due to:
- обработки воды в генераторе ионов меди на всех стадиях приема, хранения и сброса балласта;- water treatment in a copper ion generator at all stages of the reception, storage and discharge of ballast;
- биостатического хранения балласта с учетом фактора резистентности микроорганизмов и синергизма;- biostatic storage of ballast, taking into account the factor of resistance of microorganisms and synergism;
- использования активного хлора, озона и УФ - облучения, подключаемых поочередно, попарно или в любой другой комбинации с поддержанием оптимальных доз биоцида;- the use of active chlorine, ozone and UV - radiation, which are connected alternately, in pairs or in any other combination while maintaining optimal doses of the biocide;
- использования в блоке фильтров фильтрующих элементов, изготовленных из проволоки треугольного сечения с полированным основанием треугольника;- the use in the filter unit of filter elements made of triangular wire with a polished triangle base;
- многоразовой (по замкнутому контуру) обработки балластной воды;- reusable (closed loop) ballast water treatment;
- системы автоматического мониторинга и управления, обеспечивающей контроль качества воды на всех стадиях приема, хранения и сброса балласта;- an automatic monitoring and control system that provides water quality control at all stages of the reception, storage and discharge of ballast;
2. Минимизация эксплуатационных затрат за счет:2. Minimization of operating costs due to:
- эффекта самоочистки фильтрующих элементов и увеличения межрегенерационных периодов блока фильтров;- the effect of self-cleaning filter elements and increase the inter-regeneration periods of the filter block;
- исключения химической промывки и расхода чистых реагентов;- exclusions of chemical washing and consumption of pure reagents;
- исключения расхода сжатого воздуха;- exclusion of compressed air consumption;
- исключения расхода тепла и пара;- exclusion of heat and steam;
- автоматизации процесса обезвреживания и исключения ручных операций;- automation of the process of neutralizing and eliminating manual operations;
- более эффективной защиты трубопроводов и оборудования от биологического обрастания и связанных с этим затрат на чистку от обрастания.- more effective protection of pipelines and equipment from biological fouling and the associated costs of cleaning from fouling.
3. Обеспечение экологической безопасности при обработке балластных вод вследствие:3. Ensuring environmental safety in the processing of ballast water due to:
- исключения сброса в морские акватории вредных примесей в концентрациях, превышающих ПДК;- exclusions of discharge of harmful impurities into marine waters at concentrations exceeding the MPC;
- уменьшения объема сбросных вод и их нейтрализации;- reduction of the volume of wastewater and their neutralization;
- непрерывного мониторинга процесса очистки воды.- continuous monitoring of the water treatment process.
4. Обеспечение санитарной безопасности обслуживающего персонала-достигнуто исключением операции «шоковая промывка», сопровождающейся высоким (подобно взрыву) уровнем шума, а также ядовитых химреагентов.4. Ensuring the sanitary safety of service personnel — achieved by the exception of the “shock flushing” operation, which is accompanied by a high level of noise (like an explosion), as well as toxic chemicals.
Таким образом, совместное действие всех существенных признаков заявляемой полезной модели (как известных, так и предлагаемых) обеспечивает достижение требуемого технического результата.Thus, the combined effect of all the essential features of the claimed utility model (both known and proposed) ensures the achievement of the required technical result.
Claims (4)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2011131309/11U RU117886U1 (en) | 2011-07-26 | 2011-07-26 | SHIP BALLAST WATER DISPOSAL SYSTEM |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2011131309/11U RU117886U1 (en) | 2011-07-26 | 2011-07-26 | SHIP BALLAST WATER DISPOSAL SYSTEM |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU117886U1 true RU117886U1 (en) | 2012-07-10 |
Family
ID=46848871
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2011131309/11U RU117886U1 (en) | 2011-07-26 | 2011-07-26 | SHIP BALLAST WATER DISPOSAL SYSTEM |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU117886U1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU175364U1 (en) * | 2016-10-17 | 2017-12-01 | Акционерное общество "Научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт по развитию и эксплуатации флота" (АО "Гипрорыбфлот") | Installation for the treatment of waste drilling fluids and drilling wastewater by the electrosorption method |
| RU2666860C1 (en) * | 2017-10-31 | 2018-09-12 | Российская Федерация, От Имени Которой Выступает Министерство Промышленности И Торговли Российской Федерации | Installation for neutralizing shipboard ballast water |
-
2011
- 2011-07-26 RU RU2011131309/11U patent/RU117886U1/en active
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU175364U1 (en) * | 2016-10-17 | 2017-12-01 | Акционерное общество "Научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт по развитию и эксплуатации флота" (АО "Гипрорыбфлот") | Installation for the treatment of waste drilling fluids and drilling wastewater by the electrosorption method |
| RU2666860C1 (en) * | 2017-10-31 | 2018-09-12 | Российская Федерация, От Имени Которой Выступает Министерство Промышленности И Торговли Российской Федерации | Installation for neutralizing shipboard ballast water |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN100393632C (en) | Method of liquid detoxification and apparatus therefor | |
| CA2766832C (en) | Apparatus and method for electrochemical treatment of wastewater | |
| WO2013144634A1 (en) | Device, system and methods for treating and purifying liquids | |
| KR101118055B1 (en) | In-line treating apparatus of ballast water | |
| KR100928069B1 (en) | Ballast water pre-treatment filter for ship and filtering method by using the same | |
| US6875363B2 (en) | Process and device for the treatment of water, particularly for ships | |
| KR101122294B1 (en) | Filtering and sterilizing device for ballast water | |
| WO2002036499A2 (en) | Treatment of waste water and apparatus therefor | |
| RU117886U1 (en) | SHIP BALLAST WATER DISPOSAL SYSTEM | |
| JP4598643B2 (en) | Water purification system and water purification method | |
| KR20040066971A (en) | Treatment of Ballast Water by Filtration UV Electrolysis Complex Disinfection Process | |
| JP2013126622A (en) | System for treating ballast water of ship, and apparatus and method for treatment | |
| Azwarudin et al. | Suitable technology for a household scale workshop systems for the treatment of wastewater | |
| RU2666860C1 (en) | Installation for neutralizing shipboard ballast water | |
| CA3140295C (en) | Methods and systems for marine wastewater treatment | |
| RU143086U1 (en) | SHIP BALLAST WATER DISCONNECTING APPARATUS | |
| CN208308602U (en) | Ship ballast water treatment equipment | |
| KR101245234B1 (en) | Filtering apparatus with the function of self-washing | |
| Ling et al. | Technologies to Remove DBPs in Drinking Water in Newfoundland and Labrador-A Review | |
| JP2009241040A (en) | Method and apparatus for regenerating membrane for manufacturing ballast water | |
| KR20040039215A (en) | Water reclamation and reusing system | |
| JP2017205722A (en) | Sterilization system and sterilization method for sterilizing water to be treated by non-chemical feed | |
| JPH11179370A (en) | Method for eliminating harmful microorganism in raw city water and its system |